设计模式之一致性

2023-03-29

设计模式之一致性

1.Composite模式

Composite（组合）模式适用于将对象组织为树形结构的一种设计模式，使得树中节点具有一致性，一致性可以理解为指父节点和子节点的api完全相同（使用完全一致性），进而创造出递归结构。文件系统就是一种典型的树形结构。

示例代码：列出文件夹和文件的内容。

名字	说明
Entry	抽象类，用来实现File和Directory类的一致性
File	表示文件的类
Directory	表示文件夹的类

public abstract class Entry {

    public abstract int getSize();

    public abstract String getName();

    public abstract void printList(String prefix);

    public void printList(){
        printList("");
    }

    public Entry add(Entry entry) throws UnsupportedOperationException{
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    public String toString(){
        return getName() + " (" + getSize() + ")";
    }
}

public class File extends Entry{

    private String name;

    private int size;


    public File(String name, int size){
        this.name = name;
        this.size = size;
    }

    @Override
    public int getSize() {
        return size;
    }

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public void printList(String prefix) {
        // toString继承了父类的方法
        System.out.println(prefix + "/" + toString());
    }
}

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

/**
 * 表示文件夹的类
 */
public class Directory extends Entry{
    private String name;

    private final List<Entry> directory = new ArrayList<>();

    public Directory(String name){
        this.name = name;
    }

    @Override
    public int getSize() {
        // 不论directory中元素的类型是Entry还是Directory，都可以使用getSize获取其大小，这就是“一致性”的体现
        return directory.stream().map(Entry::getSize).reduce(0, Integer::sum);
    }

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public void printList(String prefix) {
        // 打印当前文件夹下所有内容：name + "/" + size
        System.out.println(prefix + "/" + this);
        for (Entry next : directory) {
            // 同样，打印的时候也不用关心这个next的具体类型，需要添加参数prefix
            next.printList(prefix + "/" + name);
        }
    }

    @Override
    public Entry add(Entry entry){
        directory.add(entry);
        return this;
    }
}

Main类：

public class EntryTest {
    public static void main(String[] args) {
        Entry rootDir = new Directory("root");
        rootDir.add(new File("main.java", 23));
        rootDir.add(new File("test.go", 12));

        Entry user1 = new Directory("user1");
        user1.add(new File("user1.info", 50));
        user1.add(new File("user1.order", 14));

        rootDir.add(user1);

        rootDir.printList();
    }
}

输出：

/root (99)
/root/main.java (23)
/root/test.go (12)
/root/user1 (64)
/root/user1/user1.info (50)
/root/user1/user1.order (14)

2.Decorator模式

装饰器（Decorator）模式 可以在不改变原有对象的情况下拓展其功能。装饰器模式通过组合替代继承来扩展原始类的功能，在一些继承关系比较复杂的场景（IO 这一场景各种类的继承关系就比较复杂）更加实用。在装饰器模式中，被装饰物和装饰物具有一致性，他们具有相同的接口api，装饰物和被装饰物接口上有透明性。装饰器包含与目标对象相同的一系列方法，它会将所有接收到的请求委派给目标对象。但是，装饰器可以在将请求委派给目标前后对其进行处理，所以可能会改变最终结果。装饰物和被装饰物接口的一致性，可以无限套娃。

对于字节流来说， FilterInputStream （对应输入流）和 FilterOutputStream（对应输出流）是装饰器模式的核心，分别用于增强 InputStream 和 OutputStream子类对象的功能。

我们常见的 BufferedInputStream(字节缓冲输入流)、DataInputStream 等等都是 FilterInputStream 的子类，BufferedOutputStream（字节缓冲输出流）、DataOutputStream等等都是 FilterOutputStream的子类。

举个例子，我们可以通过 BufferedInputStream（字节缓冲输入流）来增强 FileInputStream 的功能。

InputStream 是抽象组件；
FileInputStream 是 InputStream 的子类，属于具体组件，提供了字节流的输入操作；
FilterInputStream 属于抽象装饰者，装饰者用于装饰组件，为组件提供额外的功能。例如 BufferedInputStream 为 FileInputStream 提供缓存的功能。
实例化一个具有缓存功能的字节流对象时，只需要在 FileInputStream 对象上再套一层 BufferedInputStream 对象即可。

著作权归@pdai所有
原文链接：https://pdai.tech/md/java/io/java-io-basic-design-pattern.html

InputStream是一个抽象类，内部有一个read的抽象方法。FilterInputStream继承了InputStream，内部一个protected volatile InputStream in属性。

如果你希望在无需修改代码的情况下即可使用对象，且希望在运行时为对象新增额外的行为，可以使用装饰模式。

装饰能将业务逻辑组织为层次结构，你可为各层创建一个装饰，在运行时将各种不同逻辑组合成对象。由于这些对象都遵循通用接口，客户端代码能以相同的方式使用这些对象。

如果用继承来扩展对象行为的方案难以实现或者根本不可行，你可以使用该模式。

许多编程语言使用 final最终关键字来限制对某个类的进一步扩展。复用最终类已有行为的唯一方法是使用装饰模式：用封装器对其进行封装。